不同染色時間對氧化鋯陶瓷滲透深度的影響

劉小麗 江 燕 張顯華

1.南昌大學附屬口腔醫院·江西省口腔生物醫學重點實驗室，江西南昌 330006；2.江西省萍鄉市人民醫院口腔科，江西萍鄉 337000；3.南昌大學附屬口腔醫院種植科，江西南昌 330006

氧化鋯陶瓷修復體具有機械性能優、邊緣密合、生物相容性好、性價比高等特點，被廣泛應用于臨床[1-2]。但燒結后其呈現白堊色，與天然牙的顏色差異明顯，若依靠表面堆筑飾瓷法染色、遮色，會增加修復體厚度，還會降低修復體物理性能，其中最致命缺點為氧化鋯修復體的基底冠與飾瓷結合處易崩裂[3-4]。浸泡染色法具有人為因素影響小、簡便等優點，是臨床常用的改善白色氧化鋯塊顏色特征的方法。過渡稀土元素、 金屬元素是用于染色作用的主要著色氧化物元素，不同滲透溫度、濃度、滲透時間、著色劑種類是氧化鋯陶瓷外染色的影響因素，可影響氧化鋯的色度與滲透深度[5-6]。目前，臨床關于氧化鋯材料染色研究很多，但鮮有研究探討不同浸泡時間染色后試件斷面滲透深度。本研究通過分析不同染色時間對氧化鋯陶瓷滲透深度的影響，旨在為臨床處理氧化鋯陶瓷修復體提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 材料和儀器

愛爾創染色劑（遼寧愛爾創醫療服務有限公司，型號：Ⅱ型）；愛爾創Upcera（遼寧愛爾創醫療服務有限公司，規格：ST-白色）；Shade Eye NCC 電腦比色儀（Shofu Inc，Japan，型號：NCC）；X 射線能普儀（日本電子株式會社，型號：JSM-6701F，JEOL）；SELECT 2 型干濕五軸切削設備（德國威蘭德公司）；紅外線干燥儀（重慶航天航空公司，型號：CQ-30）；數顯外徑千分尺（日本三豐株式會社，型號：293-340-30）；VGGT-1200H 型超聲清洗震蕩機（廣州固特超聲股份有限公司）；204 型南韓打磨機（韓國世新公司）。

1.2 方法

1.2.1 氧化鋯試件制作 用3Shape CAD/CAM 軟件按照說明書推薦的瓷塊燒結收縮比例對燒結前尺寸進行設計，隨后導入WIELAND 干濕五軸切削系統，排版后，安插適宜的鑄道，選擇適宜的切削磨頭實施切削，將試件用打磨機的低速擋位從氧化鋯瓷盤上取下，用氣槍、毛刷清理干凈附著于試件的粉末。共制備27 個試件，厚度為2.5 mm，長和寬距均為10 mm。

1.2.2 試件分組 按染色時間分為5、10、15、20、30、60、120、180、240 s 等9 組，每組3 個試件。

1.2.3 試件浸泡染色 將試件中1 個10 mm×10 mm 的面暴露，其他5 個面用指甲油封閉，浸入A2 專用染色液中染色，室溫下浸泡，隨后按照分組依次取出試件，用紙巾吸干多余的染色液后，置于外線干燥儀下干燥，時間為1800 s。隨后橫斷面切開試件，用打磨機切開，清潔后，置于WIELAND 燒結爐內，用燒結參數相同下溫度升至1540℃，冷卻后備用。

1.3 觀察指標與評價標準

比較各組的染色滲透深度、試件色彩和試件表面元素。①試件超聲震蕩清潔干燥后，用數顯千分尺測量染色滲透深度，隨機選取染色后試件橫斷面上3 個點測量，取三者平均值作為染色滲透深度值。②染色后的試件用超聲震蕩清洗機浸泡清洗，時間為180 s，將其表面水用干棉球擦拭干凈。比色儀的探頭用白板的標準校正，隨后將其置于試件和A2 色卡的中心，確保垂直于測試面，將MC 測試鍵按下，獲取A2 色卡及試件的L*、a*、b* 值，正常參考值：L* 值為（70.50±0.20），a*值為（-0.73±0.12），b*值為（12.95±0.47）。對各組間與A2 色卡間的色差ΔE 進行計算，E 值標準范圍0.0～1.5 NBS，ΔE=[（ΔL）2+（Δa）2+（Δb）2]1/2。③噴金處理后樣品表面用X 射線能譜儀（EDS）掃描各組試件的瓷塊斷面，用定點掃描方式對其晶體形貌觀察，分析樣品的表面元素。

1.4 統計學方法

采用SPSS 22.0 統計學軟件進行數據分析，計量資料用均數±標準差（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩組間比較采用SNK-q 檢驗；計數資料用率表示，組間比較采用χ2檢驗，以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組染色滲透深度比較

隨著試件染色時間延長，滲透深度逐漸加深，差異有統計學意義（P＜0.05）（表1、圖1，封四）。

圖1 各組染色滲透深度

表1 各組染色滲透深度比較（mm，±s）

表1 各組染色滲透深度比較（mm，±s）

組別 例數 滲透深度5 s 10 s 15 s 20 s 30 s 60 s 120 s 180 s 240 s F 值P 值3 3 3 3 3 3 3 3 3 0.54±0.21 1.20±0.24 1.30±0.21 1.35±0.22 1.47±0.15 1.71±0.16 1.75±0.12 2.08±0.15 2.18±0.14 54.687＜0.001

2.2 各組試件色彩比較

隨著試件染色時間延長，L* 值逐漸下降，a* 值、b*值逐漸升高，差異有統計學意義（P＜0.05）（表2）。

表2 各組試件色彩比較（±s）

表2 各組試件色彩比較（±s）

組別 例數 L* 值 a* 值 b* 值5 s 10 s 15 s 20 s 30 s 60 s 120 s 180 s 240 s F 值P 值3 3 3 3 3 3 3 3 3 77.77±0.34 75.65±0.19 74.35±0.10 75.05±0.04 70.71±0.05 70.19±0.08 69.92±0.07 68.53±0.24 64.20±0.18 742.674＜0.001-1.31±0.09-1.14±0.56-1.04±0.52-0.97±0.47-0.80±0.02-0.71±0.01-0.53±0.10-0.10±0.01-0.36±0.14 106.236＜0.001 11.64±0.14 11.82±0.12 11.97±0.44 12.08±0.09 12.42±0.67 13.12±0.29 14.21±0.86 14.52±0.90 15.12±0.53 12.673＜0.001

2.3 各組試件ΔE 值（NBS）和滲透深度（mm）分析

試件浸泡30～120 s 的ΔE 值均處于0.0～1.5 NBS范圍內，提示其顏色與A2 比色卡顏色匹配（表3）。

表3 各組試件ΔE 值（NBS）和滲透深度（mm）分析

2.4 試件表面元素

EDS 分析顯示，試件橫斷面僅發現O、Zr 氧化鋯陶瓷特有的金屬元素，還有C 元素，均未發現氧化物著色劑元素，具體見圖2～3。圖4～5 為浸泡試件斷面電鏡圖（封四）。

圖2 浸泡30 s 試件斷面能譜圖

圖3 浸泡240 s 試件斷面能譜圖

圖4 浸泡30 s 試件斷面電鏡圖

圖5 浸泡240 s 試件斷面電鏡圖

3 討論

與傳統金屬失蠟鑄造法比較，氧化鋯CAD/CAM方法具有邊緣密合度好、操作快捷、制作精度高的優點，被廣泛應用于牙科[7-8]。無論是氧化鋯全冠或氧化鋯內冠，均需染色處理，以獲得預測顏色，進而獲得理想的美學效果[9-10]。滲透著色法是常用的染色方式之一，將含有金屬氧化物染色劑用浸泡的方式使著色氧化物滲入氧化鋯內，改變修復體顏色[11-12]。當染色時滲透深度欠佳時，調磨時易磨除染色層，顯露未染色的白堊色，針對此類情況臨床多選擇外染色補救，但燒結后獲得的氧化鋯牙存在細膩、光滑的表面，易出現染色不均現象，造成修復體制作失敗[13-15]。

本研究將金屬氧化物種類加入A2 色染色專用液內，濃度較為恒定，且浸泡染色在室溫下進行，變量為浸泡時間，此時對染色滲透深度觀察可有效防止試驗結果受其他因素影響。本研究結果顯示，隨著試件染色時間延長，滲透深度逐漸加深，L* 值逐漸下降，a*值、b* 值逐漸升高，提示浸泡染色時間會影響氧化鋯陶瓷燒結后染色滲透深度，且隨著浸泡染色時間增加明度減弱，色彩逐步變黃、變紅。原因在于氧化鋯塊經低溫燒結后的預燒結體氣孔率可達50%，結構疏松，強度較小，此時其內部顆粒間的微小間隙與毛細管結構相似，加上染色液可濕潤固體氧化鋯預燒結體，能夠促進染色金屬氧化物進入氧化鋯，且深入氧化鋯深層。浸泡染色可進一步增加氧化鋯的氣孔率，隨著浸泡時間的增加能夠使染色氧化物出現過飽和情況，相應增加滲透深度、染色深度。試件浸泡越短則進入氧化鋯內的ZrO2晶體中的染色成分越少，而染色劑存在吸光效應，此時被吸收的光線明顯減少，增加反射回探頭的光線，明度相對較高[16-17]。

因加工過程中的誤差，臨床試戴最終修復體時需適當調整咬合高度，若染色時無足夠的滲透深度，可能會造成調磨后修復體顏色與自然牙顏色之間存在明顯色差，影響美觀度[18]。本研究結果顯示，氧化鋯滲透深度在浸泡5 s 時為0.54 mm，10 s 時達1.2 mm。氧化鋯全冠由計算機設計而成，存在相對較小的厚度誤差，臨床試戴時僅需小幅度調整咬合高度，故滲透深＞1 mm 較為安全，但此時顏色與A2 比色板間色度差明顯，無法滿足臨床需求。本研究結果顯示，試件浸泡30～120 s 時滲透深度均可達到1 mm 以上，且ΔE值均處于0～1.5 NBS 范圍內，提示其顏色與A2 比色卡顏色具有較高的匹配度，滲透深度足夠，染色深度相對理想。但時間過長會增加滲透深度，顏色與A2比色板之間存在較大的色度差，可見滲透深度與染色深度之間并不無正相關性，臨床需加以注意。本研究EDS 分析顯示，試件橫斷面僅發現O、Zr 氧化鋯陶瓷特有的金屬元素，還有C 元素，這可能與制作過程中的污染物相關；且未發現氧化物著色劑元素，可能與稀釋溶液中金屬氧化物含量較低，浸泡染色過程中進入氧化鋯中的含量更少有關。本研究仍存在一定不足之處，如未分析A1、A3 及其他比色值，未與他人研究對比，納入樣本量偏小等，后期仍需深入研究。

綜上所述，浸泡染色時間會影響氧化鋯陶瓷燒結后染色滲透深度、表面色彩特征，其中浸泡30～120 s時滲透深度足夠、染色深度相對理想，且顏色與A2比色板顏色更匹配。